Электромеханический тормоз

Номер патента: 26342

Авторы: Капиц, Ломоносов

Скачать ZIP архив.

Текст

А Н И кого тормо лектромех ч Леманювова,29396). я 1932 года. Л. Напйца и В, года (заяв, свй аче авторского свидет опубликовано 3 де г - .сила ОСЙОЕ ЪВЙДЕТЕ авторскому свидетельству заявленному 4 января 19 Одним из недостатков "широко . применяемых пневматических тормозов (Вестингауза, Кунце-Кнорра, Казанцева и др. являются, во-первых, медленность. действия, обусловливаемая сравнительно небольшой, скоростью распространения воздушных волн в главром трубопроводе, во-вторых, возможность замерза. ния влаги, содержащейся в воздухе, и, в третьих, то, что надежность всякого .пневматического тормоза основывается, главным образом, на работе его компрессора.Естественно поэтому стремление заменить.в.тормозах воздух электричеством. Но попытки в этом направлении были неудачны, главным образом, потому, что тормозные колодки должны иметь перемещение около одного сантиметра, между тем как сила притяжения обыкновенного электромагнита, якорь которого движется параллельно, силовым линиям, чрезвычайно быстро падает с удалением якоря.от магнита. Известно, что если обозначить расстояние между якорем и магнитом через х, то сила притяжения а 1 И(+)г ф тока, а и- Ь - постоян ВО НА"ИЗОБРЕТЕНИЕ ные. Поэтому при, больших -значениях х расход электрической энергии получается чрезмерно большим, В пневматических же тормозах сила, передавае.- мая тормозными поршйями, а, следовательно и расход энергии зависит тольТко от разности давлений по обе сторойы этих поршней, т.-е. совершенно не за висит от их перемещения, Этому свойству пневматические тормозы и обязаны своим распространением. Из сказанного ясно, что. техническое . решение задачи электрических тормозов связано с осуществлением такого электромагнита или соленоида, у которого сила, притяжения якоря не зависела бы от его перемещения, а еще лучше, у котором она изменялась бы в зависимости от него не по выше приведенной формуле, а по любому заранее заданному закону. Одновременно с этим необходимо, чтобы такого рода тормозы, в применении их к железнодорожным поездам и трамваям, удовлетворяли требованиям железнодорожной службы, главным из которых является требование, чтобы при разрыве поезда обе части его автоматически затормозились. Это условие выполняется применением электрической системы тормозов, при которой торможение производится пружинами, а лишьоттормаживание и регулирование электрическим током.Предлагаемое изобретение касается устройства электромеханического тормоза, в котором торможение осуществляется действием пружин, а оттормаживание в электромагнитаи предусматривается также автоматическое затармаживание вагойов оторвавшейся части поезда, в каковом тормозе, с целью использовать для увеличения плавности торможения образующиеся в катушках электромагнитов, при движении в последних якорей, индукционные токи, применены специальной конструкции тормозный контроллер и реле.Насхематическом чертеже фиг, 1 изображает схему тормозного устройства вагона; фиг. 2 - деталь установлен.ного приспособления тормозного механизма; фиг. 3 - электромагнит и притягиваемый им якорь, связанный с тормозным механизмом, в двух вариантах в разрезе (один из вариантов пояснен левой половиной фигуры 3, а другой - правой ее половиной); ,фиг. 4 в схе : - электрических соединений тормозного устройства,Электромеханический тормоз состоит из установленных на каждом вагоне двух электромагнитов, якори 2 которых расположены на концах шарнирных рычагов 4; вращающихся на осях 5, укреп.ленных на раме вагона и помощью шарнирных тяг 6 соединенных с рычагами 8, вращающимися на осях также укрепленных на раме, Рычаги 8 в точках 10 шарнирно связаны с тягами 11, а шарниры соединяют рычаги 8 с пружинами 13, которые своим другим кон.цом укреплены в раме при помощи шарнира 14, Рычаги 8 на концах снабжены стрелками 15, перемещающимися над шкалами 16 с нанесенными на них делениями для определения степени нажатия колодок 26 на колеса 30. Для регулирования степени торможения и для выключения тормоза служит механизм, состоящий из муфт 17 с насаженными на них шестернями 18, сцепляющимися с шестернями 19, насаженными на вал 20, приводимыйво вращение ручным приводом, состоящим из пары конических .шестерен, оси 22 и съемной рукоятки 23, На концах муфты 17 снабжены внутрен.ней нарезкой, в которую ввинчены концы. тормозных тяг 24, связанных с балками 25, несущими тормозные колодки 26. На вал 20 насажена червячная передача 27, 28, червячный вал. которой приводится во вращение съемной руко. яткой 29, установленной в вагоне. Вращением муфты 17 можно регулировать расстояние тормозных колодок 26 от колес 30 и тем самым регулировать степень торможения.Тормозные. электромагниты 1 состоят", каждый, из сердечника, катушки возбуждения 50 и тарелочного якоря 2, связанного с тягой 3, ведущей к тормозному механизму, На якоре 2 имеется полая; стаканообразная часть 32 и направляющий штифт 33, для которых в теле электромагнита предусмотрены соответствующие прорези и отверстия (фиг, 3). Тормозный электромагнит 1, согласно второму варианту, может быть снабжен вспомогательной катушкой 34, состоящей из небольшого числа витков и предназначенной для удержания якорей 2- в притянутом к сердечнику 1 элекгромагнита положении при полном оттормаживании.Контроллер, изображенный на фиг, 4, состоит из ручного.рычага 35, вращаемого вокруг оси 86 и имеющего две соединительные контактные пластинки 37 и 38, При вращении рычага контактная пластинка 37 поочереди соединяет полосу 39 с пятью отдельными контактами 40 - 44, в то время как пластинка 38 одновременно соединяет вто- рую полосу 45 сперва с отдельным. контактом 46, а затем с контактной полосой 47. Обе полосы 39 и 45 про. водами 48, 49 соединены с катушками 50 тормозных электромагнитов поезда, со. единенных в данном случае последовательно, Контакты 40 - 44 соединенй проводами 51 - 55 с одним полюсом 56 сети, контакт 46 проводом 57. соединен со вторым полюсом 59 сети и контакт- ная полоса 47 - проводом 58 с реле 65 в 70. Последовательно с проводом 51 соединенр сопротивление 60; которое может быть включено переключателем 61 непосредственно от руки или от рычага 35. Последовательно с проводами 53, 54, 55 влючены соответствующие сопротивления 62, 63, 64. В провод 58 включена катушка 65, при возбуждении ко. торой втягивается сердечник 66, преодолевая действие пружины 67 й переключая при этом контактный рычаг 68 с контакта.69 на контакт 70. Контакт 69 соединен с проводом 52, т.-е. с полюсом 56 сети, контакт 70 через провод 71 и сопротивление 72 соединен с другим полюсом 59 сети, Контактный рычаг 68 вращается на шарнире 73,Действие электромеханического тормоза следующее. Нормально при движении поезда пружинй 13 фиг. 1) стремятся прижать тормозные колодки 26 к колесам 30 помощью рычага 8, тяг 11 и 24 и муфты 17, а электромагниты противо действуют этому натяжению пружинь, притягивая якорь 2, при чем машинист, регулируя силу тока в катушках 50 помощью контроллера, может регулировать это противодействие и, .следовательно, степень нажатия колодок на колеса. Механизм между колодками, пружинами и электромагнитами может быть варьирован изменениемплеч рычагов соответственно конструкции повозки, независимо от допустимого максимального нажатия колодок.При отсутствии тока в электромагнитах происходит немедленно полное торможение в виду отсутствия противодействия. При разрыве поезда разъединенные части его автоматически затормаживаются, так как разрывается цепь тока, питающего обмотки тормозных электромагнитов. В то время как, при воздушных тормозах в оторванной от локомотива части поезда, вследствие по.терн воздуха, тормозное усилие посте, пенно уменьшается и минут через 10 -15 совершенно прекращается, в электромагнитном тормозе торможение остается без изменения, пока тормозы не оттормаживаются от руки или электромагнитами.Во время маневров поезда, когдава.гоны отцеплены от локомотива и электромагниты не возбуждены, отторможение осуществляется помощью руко.ятки 23 со стороны, при чем одновре.менно может быть проверено состояние тормозных устройств, После составления нового поезда,.тормозные колодки каждого вагона рукояткой 23 опять устанавлйваются на нажатие, соответствуюЮщее нагрузке каждого вагона, при чеммаксимальная сила нажатия отсчитывается по шкале 16. При этом мертвыйход,механизма и износ колодок автоматически уничтожается тем, что растяжение пружин, 13 начнется лишь послетого, как колодки плотно прижаты к колесам, Если надо выключить неисправныйтормоз в поезде во время движения, тоэто может быть сделано подобным жеобразом при помощи рукояток 23 или 29,1 т,-е. изнутри вагона через 4 ервячнуюпередачу 28, 27. Этим же механизмомможно с вагона .тормозить, например,при порче электрического устройства налокомотиве. Для пассажирских поездовдальнего хода максимальную, силу нажатия можно тем же приспособлениемменять при переходе с горных участковна равнинные и обратно, Для одновременного регулирования всех тормозовпоезда служат контроллер и электромагниты, Электромагниты соответствуюттройным клапанам пневматических тормозов, а контроллер - крану машинистатакого же тормоза,Необходимая сила притягивания электромагнитом зависит не только отсилы тока в их обмотке, но и от ширины того воздушного пространства,через которое замыкаются их силовыелинии, Как было уже сказано выше,приданием соответственного профилячасти 32 якоря 2 электромагнита 1 и щели,в которой он движется, можно достигнуть того, что сила притяжения магнитабудет находиться в определенной зависимости от положения якоря по отношению к магниту. Этим достигаетсяплавность и устойчивость регулировки,Когда якорь 2 находится в соприкосновении с телом электромагнита 1, тормоз совершенно отторможен, При такомположении силовые линии замыкаютсячерез тарелку якоря и для удержанияего в таком положении нужна значительно меньшая сила тока. Вспомогательная катушка 34 электромагнита достаточна для этого при незначительном .количестве ампервитков. Главная катушка 50 служит для регулированиясилы торможения, т.-е. для противодействия натяжению пружин. При отсутствии вспомогательных катушек катушки 50 вагонных электромагнитов вклю чаются последовательно, при наличии вспомогательных катушек - параллельно,Контроллер, как и у пневматических тормозов, допускает пять различных положений ручки 35 соответственно контактам 40 - 44, На фиг. 4 показано первое положение, соответствующее совершенно отпущенным, тормозам, при котором якори 2 прижаты к телам 1. Ток, в этом случае, идет от сети 56 через сопротивление 60; провод 51, контакт 40, контактную пластинку 37, полосу 39, провод 48, через катушки 50 и обратно через провод 49, полосу 45, контактную пластинку 38, контакт 46, провод 57 к сети 59. Сопротивление 60 подобрано так, чтобы ток был достаточен для удержания якоря 2 в соприкосновении с магнитом, Так как для оттормаживания нужна значительно большая сила тока, сопротивление 60 может быть выключено, как это было сказано, переключателем 61 от руки, Положение третье, четвертое и пятое соответственно контактам 42, 43 и 44 суть положения различной степени торможения; Соответственно этому и сопротивления 62, 63 и 64 различны: сопро= тивление 64 больше, чем сопротивление 63, а последнее больше, чем сопротивление 62, Пятое положение соответствует самому сильному торможению, так называемому, экстренному, а третье - служебному.Второе положение, соответствующее контакту 41, как и в воздушных тормозах, является подготовительным к торможению, Сопротивление 72 подобрано так, что сила притяжения электромагнита уравновешивает силу пружины, поэтому колодки находятся уже в соприкосновении с колесами, но еще не прижаты к ним. Если бы при этом положении схема соединений для второго положения была такая же, как и для третьего, четвертого и пятого, то надо было бы начинать торможение с пятого положения; ибо вследствие остаточного магнетизма якорная тарелка прилипала бы к магнитному телу до тех пор, пока сила тока в катушке не уменьшилась почти до нуля. В результате, в особенндсти при малых скоростях, торможение начиналось бы сильными толчками. Это избегается особым реле, составляющим главную отличительную особенность рассматриваемого контроллера. Ново в нем то, что оно использует индукционные токи в тормозныхэлектромагнитах. Устрдйство этого реле таково: контактный рычаг 68 сначала удерживается пружиной 67 на контакте 69 и в катушке 66 нет тока. Но в тот момент, когда ручка 35 оставляет первое положение, ток в катушках 50 прерывается и пружины, не встречая больше сопротивления, отрывают якорь 2 с тормозным механизмом от тела электромагнитов 1, Часть 32 якоря 2 начинает двигаться в магнитном поле, т.-е. в щели магнитного тела, что вызывает возникновение индукционного тока в катушке 50, Между тем ручка 35 прибыла во второе положение, так что индукционный ток из катушек 50 замыкается через цепь 49, 45, 38, 47, 58, 65, 68, 69, 52, 41, 37, 39, 48; реле 66 возбуждается и переключает контактный рычаг 68, преодолевая действие пружины 67, с контакта 69 на контакт 70. Вследствие этого замыкается цепь 56, 41, 37, 39, 48, 50, 49, 45, 38, 47, 58, 65, 68, 70, 71, 72, 59 и магнитная катушка получает другой ток, регулируемый сопротивлением 72, так что силе пружин вновь противопоставляется соответственно подобранная сила электромагнйта и тормоз не может затормозить, а задерживается магнитом. Переключающий рычаг реле остается в этом положении и при остальных положениях контроллера, ибо ток течет теперь постоянно через катушку 65, При этом, как и при воздушных тормозах, на контроллере предусматривается устройство, предохраняющее ручку 35 от останавливания в промежутке между двумя контактами. Целесообразно промежуток этот делать, по возможности, малым, Для того, чтобы возбужденные при прерыванйи главного тока катушки индукционные токи в обмотке 50 не нейтрализовались токами фуко, возникающими в железе магнита, в последнем предусматриваются особые поперечные вырезы, заполненные: изоляцией. Время использования индукционных токов, конечно; очень коротко и составляет лишь доли секунды.Во всяком пневматическом тормозе волевые импульсы машиниста пере даются от ручки контроллера, находящейся у него в руке, к органам торможения посредством волны сжатого или разреженного воздуха. Скорость распространения этих волн не превосходит 160 м в секунду, Поэтому при длине поезда в 750 м, как это имеет место в. СССР и .САСШ, об одновременном действии всех тормозов в поезде говорить уже нельзя. В результате при недостаточной опытности и недостаточной выдержке машиниста бывают случаи, . когда одна часть длинного поезда энергично тормозится, а другая в то же время не менее, энергично оттормаживается. Подобныеслучаи ведут обычно к катастрофам. В электр омеханических же тормозах движение ручки контроллера передаетсятормозам со скоростью, приближающейся к скорости света, т,-е. более, чем в миллион раз скорее,. чем у пневмати-ческих. При такой скорости, более чем достаточной для практики, можно сказать, что все тормоза в поезде действуют одновременно. Надежность действия всякого пневматического тормоза основы-вается на работе его компрессора. Еслина уклоне компрессор испортится или вследствие сильной утечки количество сжимаемого им воздуха окажется недостаточным для всех тормозой, машинист теряет власть над поездом, а это при длинном и крупном уклоне неизбежно влечет за собой катастрофу, Главное преимущество тормозов КунцеКнорра и Казанцева перед Вестингаузом в том и состоит, что у них имеется некоторый запас воздуха на случай истощения компрессора". Что же касается электромагнитных тормозов, то они этим недостатком не обладают, так как торможение у них производится пружинами.Последнее. обстоятельство имеет еще и другое преимущество: если вследствие неисправности локомотив вынужден бро-сить поезд на подъеме, при пневмати-ческих тормозах, вследствие неивбежноиутечки, воздуха хватает на 15 - 20 минут по истечении которых тормозы самисобой отпускаются,. Поэтому в такихслучаях приходится прибегать к ручнымтормозам и подкладывать под колесакамни и шпалы. При электромеханических же тормозах весь поезд в этом случае остается заторможенным до тех пор, пока к нему не подъедет новый локомотив. В воздухе всегда содержится влага. При морозах она замерзает, что вызывает .порчу частей пневматических тормозов. В Сибири и Канаде это явление зимой принимает массовый характер и сильно понижает безопасность движе. ния. При электромеханических тормозах оно совершенно не может иметь места.Во избежание скольжения колес сила нажатия на них тормозных колодок не должна превышать 90% нагрузки на колесо, которая в товарных вагонах в зависимостиот нагрузки колеблется в отношении 2:7. А так как в тормозах Вестингауза наибольшее нажатие колодок есть величина постоянная, то там ее приходится делать равной 90% от веса порожнего вагона. Иными словами полезная нагрузка вагонов при тормозах Вестингауза совершенно пропадает для торможения. В тормозах Кунце.Кнорра предельному нажатию можно сообщить одно из двух постоянных значений; в электромеханических же тормозах помущью муфты 17, изображенной на фиг. 2, ему можно дать любое значение, т.-е. полностью использовать полезную нагрузку вагона,У тормозов всех систем от трения колодки довольно быстро изнашиваются, что неблагоприятно отражается на торможении, несмотря на применяемые компенсационные приспособления; Прн электромеханических тормозах предлагаемой системы все они становятся излишними, ибо в цих влияние износа колодок и других частей компенсируется применением муфт 17 (фиг, 2). Отсутствие резиновых рукавов, резервуаров с сжатым воздухом, тройных клапанов, а также простота конструкции электромагнитов и стяжных муфт 17 значительно упрощает конструкцию тормоза. Что же касается некоторого усложнения контроллера по сравнению с краном машиниста и пневматических тормозов, то оно не представляет особых неудобств, ибо контроллер находится непрерывно под надзором машиниста,Предмет изобретения.1. Электромеханический тормоз, в котором торможение осуществляется дей ствием пружин, а оттормаживание - электромагнитами, и предусматривается также автоматическое затормаживание вагонов оторвавшейся части поезда, отличающийся тем, что тормозный кон троллер -35 - 47 так устроен, что при переводе его рукоятки на второе положение, соответствующее началу торможения, образуется замкнутая цепь из отсоединенных от источника тока последовательно между собой соединенных катушек 50 оттормаживавщих электро. магнитов . 1, с целью использовать для увеличения плавности торможения образующийся в этой цепи электрический ток, индуктированный в катушках 50 при движении в электромагнитах 1 якорей 7, оттягиваемых тормозными пружинами 12 после перевода контроллера 35 - 47 с первого положения ча второе (фиг, 4).2. Форма выполнения тормоза по п,1, отличающаяся применением реле 65 - 70, включенного в цепь,: создаваемую контроллером 35 - 47 на втором положении, .возбуждаемого индуктированным в ка. тушках 50 током и предназначенного для автоматического размыкания, на указанном положении контроллера, цепи катушек 50 и для переключения этих ,катушек на источник 56, 59 тока (фиг. 4).3, Форма выполнения тормоза по п,п.1 - 2, отличающаяся тем, что управляемые контроллером электромагниты 1 расположены на.концах шарнирныхрычагов 4, а тормозные пружины расположены на концах рычагов 8,. поворотных на осях 9. и в средних частях связанных с тормознымитягами 11 - 24, а концами, через пОсредство шарнирных тяг 6, со единенных с указанными рычагами 4,поворотными на осях 5 (фиг, 1).4. При тормозе по п, 3 применениемеханизма, предназначенного для выключения тормоза и для регулированиястепени торможения И состоящего изстягивающих части 11 и 24 тормозныхтяг муфт 17 (фиг. 2) с надсаженными наних шестернями 18, сцепленными с шестернями 19, приводимыми во вращениеручным приводом.5. При тормозе по п.п, 3 - 4 приме.нение шкал .16 для определения по ним,при помощи укрепленных на концахрычагов 8 стрелок 15, степени нажатия .колодок 26 на колеса 30 (фиг. 1).6, При тормозе,по п.п. 1 - 5 применениетормозных электромагнитов 1с тарелочными якорями 2, главные частикоторыхв случае движения, перемещаются в направлении, перпендикулярном к силовымлиниящ потока, возбуждаемого катушками 50 (фиг, 2).. При тормозе по п. 6 применениеу электромагнитов 1 якорей 2, некоторые части которых перемещаютсяв щели, устроенной в теле электромагнита 1 (фиг. 3),8. При тормозе по п,п, 6 - 7 приме нение; в тормозных электромагнитахвспомогательных катушек 34, служащихдля удержания якоря 2 в положении,соответствующем . полному оттормаживанию (фиг. 3),9, При тормозе по п.п, 1 - 8 применение электрических .выключателей, служащих для шунтирования включенныхв цепь катушек 50 сопротивлений 60с целью получить, полное оттормаживание (фиг, 4),

Смотреть

Заявка

29396, 04.01.1929

Капиц П. Л, Ломоносов Ю. В

МПК / Метки

МПК: B61H 13/20, B60T 13/74

Метки: электромеханический, тормоз

Опубликовано: 31.05.1932

Код ссылки

<a href="http://patents.su/7-26342-ehlektromekhanicheskijj-tormoz.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Электромеханический тормоз</a>

Похожие патенты